一种多通道_高精度A_D_D_A转换电路的设计与实现.

1、S AD713 JWjdM卜的建芒躬 （l（JVL 2（IV/ 的恢复速引言在主、被动雷达导引头信息处理系统中，实时获取天线转角、弹体姿态角、弹 体角速度等辅助信息是信息处理机（由DSP组成）系统的首要任务。由于这些信 息一般用模拟电压值表示，因此，在位标器与信息处理机之间需要一个模数转换电 路。这个电路将这些信息转换成数字信号，送交信息处理机，经信息处理机处理 后，需将结果再转换成控制信号，传送给位标器。该转换电路要求精度高、速度 快、通道多且配置灵活，框图如图1所示。其基本要求如下：模拟输入通道数：8个模拟输出通道数：8个模拟输入、输 出电压：±10V转换精度：12bit数字信号

2、接口：并口板载电压：5V，±15V转换时间：5ms（完成一次模数、数模转换）本文阐述了该多通道、高精度A/D、D/A转换电路的系统结构设计思想， 给出了功能原理图，然后详细说明了这个电路的工作及控制过程。最后，为了保证电路的实现能够达到设 计要求，还给出了电路实现时所应遵循的设计原则。电路设计系统结构设计根据分析，电路的主要组成部分为ADC、DAC和逻辑控制器件。按照以上 要求，本文主要选用ADI公司的AD 7891 1、AD7841和Xilin x公司的CPLDXC95 1 08 7PC84，其中AD 7 8 9 1 1、AD 7 8 4 1都是单片多通道转换器件，这样的选择可简化

3、电路设计，减小电路尺 寸，提高可靠性。为了保证输入信号的驱动能力，以及保护ADC免受不正常输入的破坏，在A DC的前端加入了2片ADms率，0. 0 0 0 3 %的谐波失真，4M的带宽，完 全可满足AD78911以及整个系统的要求。同时，为了保证转换精度，还采用了两个高精度电压基准。其中AD 7 8 0 为AD 7 8 9 1 1 提供2.5V电压基准，AD 5 8 8 为AD78 4 1提供±5V电压基准。根据所选择的器件，可设计出转换电路的功能结构，如图2所示。在电路设计中，ADC和DAC直接对外提供数据接口°CPLD提供对AD C和DAC的控制信号，并且提供对外的控

4、制接口。外部电路（如处理机）不直接 控制ADC和DAC，而是通过CPLD进行转换控制。这种统一的外部控制接口 对外封装了内部控制逻辑，易于维护和功能扩充。一种多通道、高精度A/D、D/A转换电路的设计与实现国防科技大学电子科学与工程学院ATR实验室胡湘江肖怀铁付强王远模摘要：本文介绍了一种用于主、被动雷达导引头信息处理系统的多通 道、高精度AD、DA转换电路。在分析电路需求的基础上，给出了电路的系统结构设计，详细说明了工作及控制过程。关键词：ADC;DAC ;模数混合电路；多通道I 一一一 一 一一一 一 一三,_心 Z1www .eaw .com .cn电子设计应用2 0 0 3.1 1*1

5、1|JEd和扛矗St ta« 1U111-111 to HI LBII1 1別S4J - *卫缶nimni m | w ihum hi7 9工作及控制过程AD 7 8 9 1 1有一个模式选择端MODE，当MODE置高电平时，表示 AD 7 8 9 1 - 1工作在并口模式，置低电平时，则工作在串口模式。两种模式的 工作方式没有本质的区别，只是数据的读出与写入的方式不同，因此数据引脚的定 义不同。AD78911的启动有两种方式,一种是通过引脚CONVST进行触发（即硬件控制方式），另一种是通过写 控制字进行启动（即软件控制方式）°AD 7 8 9 1 1启动后，不能象某些A

6、D C （例如AD 7 8 6 5 ）那样，通道自动进行轮流转换，因此，每次转换都需一次启动。其软件控制字格式如图3所示。A0，A1，A2确定了转换通道，SWCONV表示转换是否立即开始（1表示转换在写入控制字后立即开始， 0表示由硬件方式控制），SWSTEY控制工作状态（1表示为休眠状态，0为 工作状态），FORMAT控制数据表示方式（1为补码，0为直接二进制）。AD 7 8 9 1 1转换后的数据有两种格式，其 ±10V的转换如表1所示。在本电路中，AD 7 8 9 1 1工作在并口模式，并采用软件控制方式。当进行AD转换时，CPLD获得信息处理机发出的转换开始和通道选择控制信号

7、，然后向AD 7 8 9 1 1发出WR写信号，将通道选择控制字写入 AD 7 8 9 1 1控制状态寄存器，然后放弃数据线°AD 7 8 9 1 1转换结束后，向CPLD发出EOC信号，同时将转换好的数据输出，CPLD利用这 个EOC信号作为读信号，同时送给AD 7 8 9 1 1和信息处理机。比较起来，AD7841的控制较为简单。当进行DA转换时，CPLD获得 信息处理机的转换开始和通道选择控制信号，向AD 7 8 4 1同时送出通道输出选 择和WR信号，同时转换开始。31 以后，转换结束，模拟数据输出在相应的通 道上。AD 7 8 4 1采用二进制补码的编码方式，可参见表1。电

8、路实现原则为了保证电路的转换精度和可靠性，合理的电路及PCB设计是非常重要的， 尤其对于模数混合电路来说，如何减少模拟电路和数字电路之间的相互串扰，是本 文要精心考虑的问题。在模数混合电路设计中，要重心Z1 *用丿£疋呼世计应用点考虑接地、电源、数字信号的干扰以及PCB板的布局和走线等问题。本电 路应遵循的主要设计原则有：1 在电路布局上，模拟电路和数字电路明确分开2 采用独立的接地层面，这样可使接地噪声尽快的消散，从而减小接地噪声 的干扰。3 数字电路和模拟电路采用不同的电源，模拟部分采用线性电源（本电路采 用LM78L05为AD789 1和AD 7 8 0的模拟部分供电），数字部

9、分直接 采用开关电源。在电源与地间接入一个具有良好频响特性的大容量电容，再并接一 个具有好的高频特性的小容量电容，强制交流电流在尽可能短的环路上返回地。4 在数字逻辑器件附近加上去耦电容，以避免器件产生的开关能量脉冲进入 电源系统，减少过冲或边缘振荡。并且每个去耦电容都尽可能的靠近器件的引脚5 PCB板上的模拟信号的输入采用同轴电缆直接接入靠近运放(AD713)输入端的插座上的方法，从而减少在板上的传输。板上模拟信号走线与数字信 号的走线应尽可能的远，且不要平行，因为长平行路径具有更大的电容。如果需要 交叉，也应尽可能的以9 0。角交叉。模拟信号线应尽量粗短、平滑、转角圆滑且尽可能减少转折点，

10、以减少转折点噪声。数字信号线尽量简捷，过孔数目尽量减 少。结语在这个电路设计中，选择的是单片多通道、高精度ADC和DAC，有效的限 定了电路的尺寸，并增强了电路的可靠性。采用CPLD完成整个电路的控制，并 提供统一的对外控制接口，电路配置简单、灵活。电路及PCB板的设计也遵循了模数混合 电路的主要设计原则，增强了电路的可靠性，保证了转换的精度。以上设计的电路已应用到某型号空对空导弹的主、被动雷达导引头处理样机当 中，用于实现DSP处理机和位标器之间的模数转换。在实验室测试结果表明，本 电路达到了设计指标，为工程化样机的设计提供了指导与经验。 参考文献1 杨振江AD、DA转换器接口技术与实用线路

11、西安电子科技大学出版社19982 ADI公司芯片手册ADI公司2002(收稿日期：2003 07 13)低噪声电压的目的。图6所示为使能端EN1为高电平和低电平时，噪声电压 的比较。其中，V(ngnd )是地噪声；V(nvdd )是电源噪声。在实际应用中，设计者应该权衡考虑驱动速度和噪声。在保证电路性能的前提 下，尽可能地降低输出级的电压变化率，从而减小噪声电压。结语本文分析了同步开关噪声产生的原因，即由直通电流和充/放电电流引起，并 提出了先去除直通电流、再降低输出级的电压变化率的方法，来减小同步开关噪声。这个方法有效地降低了同步开关噪声，并具有可 控性强、较高实用价值的特点。参考文献R.S

12、enthinathanand J. L.Prinee，Smult aneousSwitehingGround NoiseCaeula tionsfor Paekaged CMOSDeviees，IEEE JournalofSoldStateCireuts，Vol.26,n o.1 1，PP.724172 8,Nov.1991.2 R.Senthin athanJ. L.Prinee，ApplieationSpeeiCMOS Out putDr3.NoCiCireuitDesignTeehniquest oRedSimuli se，r euitG. A.eationt aneousIEEESwi

13、t ehingJournaof So1 idStateVol.2 8,No.12,Dee.199Katopifor Auting MaehineDelta INoiseSpeeHighperformaneeCompPro.IEEE，vol.73,no.9,PP-1 4 0 5 - 1 4 1 5.Sept.1 9 8 5.77电子设计应用ELECTRONIC DESIGN & APPLICATION WORLDGuideNovember, 2003Timing AdjustmentImprove Design PerformanceHow to Usea VirtualPrototyp

14、eforHardwareand SoftwareCo-verification,Basedon SystemStudio,VCS and Des ignWarethe virtuaEfficient hardware /software co-ve rification becomes increasingly impo rtant to be able to verify complexSo C誷. Existing approaches have reached to their limits. As both hardware an d software can only beverif

15、ied in th e system context, virtual prototype is necessary. Synopsys provides a complete solution tosupport1 prototypeconcept.Comparis on of Wideba nd Chann elisati on ArchitecturesBy making comparisons between the competing techniques for real-time w ideband channelisation,thisarticlegives the opti

16、mum solution for diffe rent applicationtypes. Meanwhile, many real examples aregiven which hav e been designed,placed, routed andtested in FPGAzs.High-Speed ADC of Signal Processor Dyn amic Performa nee Testi ngIn this paper, a method of achiev ing high-speed A/D conversion circui t dynamic performa

17、nce is introduce d.This method can evaluate the perfo rmance of ADC and its peripheral cir cuits on the board, which canguide p ratical work.Hardware Desig n of Embedded Measureme nt-C on trol System Based on MPC860An embedded measurement-controlsy stem is designed in this paper. Then sionandcircuit

18、sof measurementcontrol is discussedi n detail.Desig n of Li-I on Battery of Man ageme nt CircuitThe design principle of the LiIon battery protection circuit today is analyzed in this paper. And accordin gto this design principle, this pape r gives a particular example of the design, with emphasis on introducingtherealizationof the circuit.Desig n of a Multi-Cha nnel. High Precisi on A/D and D/A Con vers